[精选]太阳能电池生产工艺原理.pptx
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1、 太阳电池工作原理及制造 SUNTECH POWER CO.LTD.SUNTECH POWER CO.LTD.气候变暖、南极空洞、生态失衡、环境恶化气候变暖、南极空洞、生态失衡、环境恶化过度排放的废水、废气、废渣让过度排放的废水、废气、废渣让我们的地球不堪重负。全球变暖是一个毋庸置疑的事实,而且正在加速变暖。研我们的地球不堪重负。全球变暖是一个毋庸置疑的事实,而且正在加速变暖。研究发现,全球平均温度已升高究发现,全球平均温度已升高0.30.6摄氏度,其中摄氏度,其中11个最暖的年份发生在个最暖的年份发生在80年年代中期以后。全球变暖已经带来冰川消退、海平面上升、荒漠化等等非常严重的代中期以后。
2、全球变暖已经带来冰川消退、海平面上升、荒漠化等等非常严重的后果,还给生态和农业带来严重影响。后果,还给生态和农业带来严重影响。漫画:明天我们去哪里?漫画:明天我们去哪里?产品介绍产品介绍太阳电池结构太阳电池结构正电极正电极铝背场铝背场负电极主栅线负电极主栅线负电极子栅线负电极子栅线航航天天技技术术远距离工业应用远距离工业应用遥远地区居民遥远地区居民太阳能电池并网发电系统太阳能电池并网发电系统目录目录引言太阳能辐射太阳电池的设计和制造太阳电池结构和工作过程太阳电池的电性能一、引言太阳电池 将太阳光能直接转换为电能的 半导体器件种类种类硅太阳电池硅太阳电池1Si太阳电池太阳电池1单晶硅片单晶硅片2
3、GaAs太阳电池太阳电池砷化镓砷化镓2多晶硅片多晶硅片3染料敏化电池染料敏化电池3非晶硅薄膜非晶硅薄膜4Cu2S电池电池4多晶硅薄膜多晶硅薄膜二、太阳能辐射二、太阳能辐射1、太阳辐射能的来源、太阳辐射能的来源电磁辐射电磁辐射 大气层对太阳辐射的影响大气层对太阳辐射的影响大气大气质量质量太阳光线通过大气层的路程对到达地球太阳光线通过大气层的路程对到达地球外表的太阳辐射的影响外表的太阳辐射的影响AM0地球大气层外的太阳辐射地球大气层外的太阳辐射AM1穿过穿过1个大气层的太阳辐射太阳入射角为个大气层的太阳辐射太阳入射角为0AM1.5太阳入射角为太阳入射角为48的太阳辐射的太阳辐射 太阳辐射穿过大气层
4、的情况太阳辐射穿过大气层的情况AM0AM1.5 Junction 太阳电池的工作过程太阳电池的工作过程 光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应Scell-吸收光子,产生电子空穴对吸收光子,产生电子空穴对-电子空穴对被内建电场别离,在电子空穴对被内建电场别离,在PN结两端产生电势结两端产生电势-将将PN结用导线连接,形成电流结用导线连接,形成电流-在太阳电池两端连接负载,实现了将光能向电能的在太阳电池两端连接负载,实现了将光能向电能的 转换转换太阳电池等效电路图太阳电池等效电路图串联电阻串联电阻Rs s 硅材料体电阻 金属电极电阻金属与硅的接触电阻并联电阻并联电阻Rshsh边缘漏电边缘
5、漏电体内杂质和微观缺陷体内杂质和微观缺陷PN结局部短路结局部短路温度对太阳电池的影响温度对太阳电池的影响电流温度系数:0.1%电压温度系数:-0.4%-2.3mV/曲线125曲线235 12光强对太阳电池的影响光强对太阳电池的影响 12曲线11个太阳曲线20.5个太阳太阳电池电性能参数太阳电池电性能参数Isc,Uoc,Eff,FF,Rs,Rsh,Isc:电池面积、光强、温度Voc:光强、温度FF:串联电阻、并联电阻电性能测试电性能测试光强:1000W/m2光谱分布:AM1.5电池温度:25太阳电池的设计太阳电池的设计光生载流子的收集几率光生载流子的收集几率结深结深电极设计使电阻损耗最小电极设计
6、使电阻损耗最小减反射膜的厚度和折射率减反射膜的厚度和折射率太阳电池的光谱响应太阳电池的光谱响应ABSDEPTHABSDEPTH 被收集的载流子数与入射光子数之比被收集的载流子数与入射光子数之比被收集的载流子数与入射光子数之比被收集的载流子数与入射光子数之比太阳电池性能和质量分析太阳电池性能和质量分析短路电流短路电流减反射膜、基区扩散长度、减反射膜、基区扩散长度、结的质量、损伤层结的质量、损伤层开路电压开路电压边缘腐蚀不够、边缘腐蚀不够、PN结不良结不良填充因子填充因子方块电阻、欧姆接触方块电阻、欧姆接触硅片的制造过程硅片的制造过程Scrnprt硅片尺寸硅片尺寸103103单单晶晶125125单
7、单晶晶125125多多晶晶150150多多晶晶156156单单晶晶156156多多晶晶在整个晶体内,原子都是周期性的规则排列,称之为单晶。由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。电池片生产流程电池片生产流程装片制绒化学清洗扩散刻蚀装片制绒化学清洗扩散刻蚀去磷硅玻璃去磷硅玻璃PECVDPECVD丝网印刷丝网印刷烧结分类检测包装烧结分类检测包装单晶电池片生产过程单晶电池片生产过程制绒清洗甩干扩散刻蚀和去磷硅玻璃刻蚀和去磷硅玻璃PECVD丝网印刷背电极丝网印刷背电场丝网印刷正面电极分类检测包装原始硅片多晶电池片生产过程多晶电池片生产过程原始硅片制绒清洗和甩干扩散刻蚀和去磷硅玻璃刻蚀和
8、去磷硅玻璃PECVD丝网印刷背电极丝网印刷正电极分类检测包装丝网印刷背电场清洗间清洗间制绒制绒制绒制绒甩干甩干甩干甩干观察绒面观察绒面检验硅片尺寸检验硅片尺寸测厚度测厚度测厚度测厚度称重称重称重称重清洗清洗清洗清洗 装片装片装片装片装片装片 1 1、检验职责:、检验职责:、检验职责:、检验职责:懂得各确认硅片包装是否破损、确认在制品数量、确认硅片内包装是否破损懂得各确认硅片包装是否破损、确认在制品数量、确认硅片内包装是否破损懂得各确认硅片包装是否破损、确认在制品数量、确认硅片内包装是否破损懂得各确认硅片包装是否破损、确认在制品数量、确认硅片内包装是否破损 及包装盒数、确认包装标签信息与配料单信
9、息是否一致、硅片外观检测。及包装盒数、确认包装标签信息与配料单信息是否一致、硅片外观检测。及包装盒数、确认包装标签信息与配料单信息是否一致、硅片外观检测。及包装盒数、确认包装标签信息与配料单信息是否一致、硅片外观检测。、装片要点:、装片要点:、装片要点:、装片要点:带一次性手套、承载盒下面垫海绵条、将硅片捻成扇形插片、区分不良品、带一次性手套、承载盒下面垫海绵条、将硅片捻成扇形插片、区分不良品、带一次性手套、承载盒下面垫海绵条、将硅片捻成扇形插片、区分不良品、带一次性手套、承载盒下面垫海绵条、将硅片捻成扇形插片、区分不良品、放置不良品、纪录表单放置不良品、纪录表单放置不良品、纪录表单放置不良品
10、、纪录表单能发现生产过程中的各种问题,并及时向上级汇报,争取在第一时间内解决问题。能发现生产过程中的各种问题,并及时向上级汇报,争取在第一时间内解决问题。与组员团结协作,空闲时帮助其他组员完成工作,共创有意义的工作环境。与组员团结协作,空闲时帮助其他组员完成工作,共创有意义的工作环境。制绒岗位须知与步骤制绒岗位须知与步骤制绒须知:制绒须知:了解清洗间使用的各种原辅料的特性包括:硅片、了解清洗间使用的各种原辅料的特性包括:硅片、HF酸、酸、HCL酸、铬酸、铬酸、酒精、硅酸钠,做到能正确区分、正确使用。酸、酒精、硅酸钠,做到能正确区分、正确使用。懂得各种溶液的配备及生产过程中的正确防护。懂得各种溶
11、液的配备及生产过程中的正确防护。保证送入扩散间的硅片与相应的流程卡一一对应,而且数据准确。保证送入扩散间的硅片与相应的流程卡一一对应,而且数据准确。懂得各懂得各操作记录操作记录及及工序流程卡工序流程卡的正确填写,确保生产过程中的统的正确填写,确保生产过程中的统计准确。计准确。制绒步骤:制绒步骤:佩带防护眼镜、口罩、手套花篮准备将硅片防入花篮机器上料开佩带防护眼镜、口罩、手套花篮准备将硅片防入花篮机器上料开始制绒制绒分钟开启制绒槽盖抽检一片目视制绒效果有无始制绒制绒分钟开启制绒槽盖抽检一片目视制绒效果有无白斑将硅片放入槽中关闭槽盖放入水槽抽检一片氮气枪吹干白斑将硅片放入槽中关闭槽盖放入水槽抽检一
12、片氮气枪吹干电子显微镜观察绒面将硅片放入水槽开启制绒槽化学品加液关闭电子显微镜观察绒面将硅片放入水槽开启制绒槽化学品加液关闭制绒槽盖制绒完毕填写表单制绒槽盖制绒完毕填写表单单晶制绒:用碱腐蚀单晶制绒:用碱腐蚀多晶制绒:用酸腐蚀多晶制绒:用酸腐蚀制绒作用:制绒作用:减少反射,增强对太阳光的吸收减少反射,增强对太阳光的吸收减少反射,增强对太阳光的吸收减少反射,增强对太阳光的吸收。单晶制绒的原理:单晶制绒的原理:硅的各向异性腐蚀,在不同的晶向上的腐蚀速度硅的各向异性腐蚀,在不同的晶向上的腐蚀速度不一致,在不一致,在100面上的腐蚀速率与面上的腐蚀速率与111面上的腐蚀面上的腐蚀速率速率R111的比值
13、的比值R100:R111在一定的弱碱溶液在一定的弱碱溶液中可以到达中可以到达500反响方程式:反响方程式:2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2太阳电池制造过程太阳电池制造过程-化学清洗化学清洗HCL去除硅片外表的去除硅片外表的金属离子金属离子HF去除硅片外表的去除硅片外表的氧化物氧化物P P型半导体硅型半导体硅型半导体硅型半导体硅单晶的各种形貌单晶的各种形貌单晶原始形貌单晶原始形貌500倍倍单晶绒面单晶绒面500倍倍单晶绒面单晶绒面SEM多晶绒面多晶绒面SEM扩散间扩散间取片取片取片取片拿石英舟拿石英舟拿石英舟拿石英舟上桨上桨上桨上桨装片装片装片装片进炉进炉进炉进炉设置参数设置参数
14、设置参数设置参数测测测测片片片片取片取片取片取片流入下道工流入下道工流入下道工流入下道工序传递箱序传递箱序传递箱序传递箱 太阳电池制造过程太阳电池制造过程-扩散扩散在在P型半导体外表掺杂五价磷元素型半导体外表掺杂五价磷元素在硅片外表形成在硅片外表形成PN结结外层:磷硅玻璃中间:N型半导体硅P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃(PSG)PN结结太阳电池的心脏太阳电池的心脏扩散的目的:形成扩散的目的:形成PN结结扩散装置示意图扩散装置示意图四探针测量方块电阻四探针测量方块电阻电位电位差计差计单单晶晶硅硅1 2 3 4 扩散原理化学方程式扩散原理化学方程式:懂得石英管、SIC桨及其它石英器件的拆卸、清洗
15、和安装。懂得石英管清洗机的使用及相应清洗液的配备。懂得在手动及自动状态下对扩散舟及扩散管进行TCA和饱和。懂得装片、卸片的正确方法,并确保扩散舟及钝化舟的正确使用。懂得四探针测试仪的正确使用及方块电阻的正确测量 。懂得生产过程中方块电阻的正确控制,确保方块电阻处于要求范围。扩散操作重点扩散原理及检测扩散原理及检测刻蚀间刻蚀间夹片夹片夹片夹片取片取片取片取片去去去去PSGPSG刻蚀刻蚀刻蚀刻蚀上料上料上料上料整理整理整理整理插片插片插片插片取片取片取片取片甩干甩干甩干甩干检测检测检测检测运行运行运行运行太阳电池制造过程太阳电池制造过程-等离子体刻蚀等离子体刻蚀刻蚀目的:去除边缘去除边缘PN结,防
16、止上下短路结,防止上下短路等离子体刻蚀原理:等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反响,使反响气等离子体刻蚀原理:等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反响,使反响气体激活成活性粒子,如原子或游离基,这些活性粒子扩散到需刻蚀的部体激活成活性粒子,如原子或游离基,这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位,在那里与被刻蚀材料进行反响,形成挥发性反响物而被去除。位,在那里与被刻蚀材料进行反响,形成挥发性反响物而被去除。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。刻蚀方法:干法刻蚀刻蚀方法:干法刻蚀:湿法刻蚀:湿法刻蚀P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃PSG等离子体刻蚀检验等离子体刻蚀检验检验操作及判断:检验操作及判
17、断:确认万用表工作正常,量程置于确认万用表工作正常,量程置于200mV。冷探针连接电压表的正电极,热探针与电压表的负极相连。冷探针连接电压表的正电极,热探针与电压表的负极相连。如果经过检验,任何一个边沿没有刻蚀合格,则这一批硅片需要重新如果经过检验,任何一个边沿没有刻蚀合格,则这一批硅片需要重新 装片,进行刻蚀。装片,进行刻蚀。检验方法:检验方法:冷热探针法刻蚀机原理化学方程式去PSG原理化学方程式O O2 2是作用:是作用:加快加快CF4CF4与硅片边缘与硅片边缘PNPN结的反响速率结的反响速率等离子体刻蚀反响等离子体刻蚀反响太阳电池制造过程太阳电池制造过程-去磷硅玻璃去磷硅玻璃用用HF酸把
18、外表的磷硅玻璃去除酸把外表的磷硅玻璃去除P型半导体硅P型硅N型硅磷硅玻璃磷硅玻璃什么是磷硅玻璃?什么是磷硅玻璃?在扩散过程中发生如下反响:在扩散过程中发生如下反响:POCl3分解产生的分解产生的P2O5淀积在硅片淀积在硅片外表,外表,P2O5与与Si反响生成反响生成SiO2和磷和磷原子。原子。这样就在硅片外表形成一层含有磷这样就在硅片外表形成一层含有磷元素的元素的SiO2,称之为磷硅玻璃。,称之为磷硅玻璃。氢氟酸是无色透明的液体,具有较氢氟酸是无色透明的液体,具有较弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀弱的酸性、易挥发性和很强的腐蚀性。但氢氟酸具有一个很重要的特性。但氢氟酸具有一个很重要的特性是它能够
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